DE2503053C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Spiegelstereoskop mit Meßvorrichtung zur Auswertung von Stereoaufnahmen mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1.

Eine derartige Konstruktion ist als Kartiergerät durch Schwiedefsky, "Grundriß der Photogrammetrie", Stuttgart 1963, Seiten 165/166, bekannt. Die Verstellung der Meßmarken erfolgt dabei durch manuelles Verschieben.

Stereoaufnahmen werden vor allem bei der Herstellung von Luftbildern, daneben aber auch in der medizinischen Praxis verwendet. Wird beispielsweise ein von der Brusthöhle eines Kranken erzeugtes Stereogramm mittels einer mit Meßvorrichtung versehenen Auswerteeinrichtung betrachtet, so kann die räumliche Lage der verdächtigen Krankheitspartien, der Keime od. dgl. mit hinreichender Genauigkeit bestimmt werden. Bei der industriellen Anwendung können beispielsweise Risse, Lunker und Schlackeneinschlüsse hinsichtlich ihrer räumlichen Lage und Verteilung genau lokalisiert werden, und aufgrund der Auswertung kann darüber entschieden werden, ob diese Gußstücke noch weiter bearbeitet werden sollen oder von vornherein zum Ausschuß gehören.

Sowohl die medizinischen wie auch die industriellen Stereoaufnahmen werden mit Hilfe des sogenannten Direktverfahrens hergestellt, bei dem sich der abzubildende Körper zwischen der Röntgenstrahlquelle und der Filmebene befindet. Die Auswertung der Aufnahmen, d. h. die Vermessung, wird meist mit Hilfe eines sogenannten Stereomikrometers durchgeführt, bei welchem die Meßmarken tragenden Glasplättchen zunächst auf den Teilbildern angebracht werden, wonach die Meßmarken mit Hilfe einer Mikrometerspindel mit den zu bestimmenden Punkten der Teilbilder in Deckung gebracht werden. Bei Kenntnis der Visierbasislänge der Auswerteeinrichtung sowie der Parameter wie Basis und Aufnahmeeentfernung kann die räumliche Entfernung aufgrund des mit Hilfe der Mikrometerspindel gemessenen Parallaxenwertes durch Berechnung oder mittels im voraus angefertigter Tabellen bestimmt werden. Diese Methode, insbesondere das Einsetzen der erforderlichen Werte in die Formeln und die Bestimmung der Entfernung auf rechnerischem Weg erfordert jedoch eine mühsame und langwierige Arbeit. Statt dessen ist eine schnelle und mühelose Bestimmung der Objektpunkte nicht nur wünschenswert, sondern in vielen Fällen von entscheidender Bedeutung. So kann z. B. die schnelle Kenntnis der Lage eines Fremdkörpers bei dringenden operativen Eingriffen für den Operationsverlauf von entscheidender Bedeutung sein. Auch bei Untersuchungen mittels Kontrastmitteln ist eine rasche Information über die räumliche Lage und Verteilung von Körperteilen wichtig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Spiegelstereoskop dahingehend zu verbessern, die Bildauswertung auch für nicht besonders und speziell qualifizierte Arbeitskräfte ohne Verwendung von Tabellen und ohne die Notwendigkeit von Berechnungen zugänglich zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die Aufteilung der Verstellbewegung auf zwei unabhängig voneinander verdrehbare Elemente, nämlich die Spindel einerseits und die Gewindehülse andererseits, die jeweils an eine Art Skalenring angeschlossen sind, ergibt sich eine sehr einfach zu handhabende Meßeinrichtung, bei der nach Einstellung der Parallaxe durch das Okular hindurchschauend mittels entsprechender Verdrehung der Meßzylinder die genauen Entfernungswerte sofort abgelesen werden können. Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung ist vor allem für die medizinische Praxis geeignet, denn die zeitraubende Durchführung von Berechnungen oder die Verwendung von Tabellen erübrigt sich.

Zwar ist es durch Jordan/Eggert, Kneissl, "Handbuch der Vermessungskunde", Bd. III a/1, Stuttgart 1972, Seite 702, bekannt, Meßmarken in den Strahlengang einzuspiegeln, doch ergeben sich daraus keine Hinweise im Sinne der vorbeschriebenen speziellen Meßeinrichtung.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben; dabei zeigt

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung des optischen Systems der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Meßvorrichtung.

Das in Fig. 1 dargestellte optische System des erfindungsgemäßen Spiegelstereoskops weist Bildhalter 2, 2′ auf, wobei der von den auf diesen Bildhaltern befindlichen Teilbildern ausgehende Strahlengang durch Spiegel 4, 4′ zum Teil mit lichtdurchlässiger Spiegeloberfläche versehene optische Körper 3, 3′ über Okulare 1, 1′ betrachtet werden kann. Diese Vorrichtungsteile sind derart bemessen, daß die Brennweite der Okulare 1, 1′ mindestens das 1,5fache der Diagonalen der an den Bildhaltern 2, 2′ verwendbaren größten Bildpaare beträgt und die Austrittspupille von den Okularlinsen mindestens 20 mm entfernt ist. Unter diesen Bedingungen kann der volle Bildinhalt von Bildpaaren mit Abmessungen von z. B. 300×300 mm betrachtet werden. Die Bildhalter 2, 2′ bzw. die Ebene der Bildpaare liegen im Brennpunkt des optischen Systems. Unterhalb der Okulare 1, 1′ sind mit zum Teil lichtdurchlässiger Spiegeloberfläche versehene optische Körper 3, 3′ angeordnet, deren Spiegeloberfläche die von den an den Bildhaltern 2, 2′ befindlichen Teilbildern eines Bildpaares ausgehenden und mittels Spiegel 4, 4′ abgelenkten Lichtstrahlen in die jeweilige Okulare 1, 1′ projiziert. In der optischen Achse der Okulare 1, 1′ ist jeweils ein Linsensystem 5, 5′ angeordnet, und diese Linsensysteme 5, 5′ bilden jeweils mitsamt der zugehörigen Okulare 1, 1′ je ein optisches Meßmarkenbetrachtesystem. Senkrecht auf die optische Achse dieser Meßmarkenbetrachtersysteme befinden sich in der Brennebene lichtdurchlässige Platten, welche je eine Meßmarke 6, 6′ tragen. Die Meßmarken 6, 6′ werden vermittels flexibler Lichtleitkabel 7 durch eine an einer beliebigen Stelle befindliche Lichtquelle 8 durchleuchtet. Die Abbildung der Meßmarken im Unendlichen erscheint im optischen System z. B. mit 10facher Vergrößerung gleichzeitig mit dem gesamten Bildfeld des Bildpaares. Die Vergrößerung des aus den Okularen 1, 1′ und den Linsensystemen 5, 5′ bestehenden optischen Systems beträgt demnach zehn. Bei einer Verstellung des Meßmarken 6, 6′ bzw. deren Meßmarkenrahmen 9, 10 in Richtung X (siehe hierzu Fig. 2) um den Betrag von 1 mm bewegt sich das virtuelle Bild der Meßmarken 6, 6′ um einen Betrag von 10 mm. Bei gleichzeitiger Verstellung beider Meßmarken 6, 6′ kann daher mit dem Meßmarkenpaar 6, 6′ jeder beliebige Punkt des Bildfeldes aufgesucht werden.

Bei der beispielsweisen Ausführung der Meßvorrichtung gemäß Fig. 2 für das erfindungsgemäße Spiegelstereoskop sind die Meßmarken 6, 6′ tragenden Meßmarkenrahmen 9, 10 an einer Trägerplatte 11 in einer auf die optische Achse senkrechten Ebene angeordnet. Die Trägerplatte 11 ist mit Lichtdurchtrittsöffnungen 27 versehen, an welche Lichtleitkabel 7 jeweils zur Durchleuchtung der Meßmarken 6, 6′ angeschlossen sind. Die Trägerplatte 11 ist ferner an einem Doppelschlitten 12 befestigt, und sie kann mit Hilfe eines Stellelements 13 in vertikaler Richtung und mittels eines Stellelements 14 in horizontaler Richtung verstellt werden. Bei dieser Verstellung bleibt jedoch die relative Lage der Meßmarken 6, 6′ einander gegenüber unverändert. Durch das Okular 1, 1′ hindurchschauend, können die einzumessenden Punkte des an den Bildhaltern 2, 2′ befindlichen Stereobildpaares mit Hilfe der oben angedeuteten Verstellung der Meßmarken 6, 6′ aufgesucht werden. Bei einem optischen System mit dem Vergrößerungsfaktor von N ist zur Verschiebung des virtuellen Bildes der Meßmarken 6, 6′ um einen Betrag von Δ C in den Richtungskomponenten X bzw. Y eine Verstellung der Meßmarken 6, 6′ jeweils um den Betrag in denselben Richtungskomponenten erforderlich. (Y verkörpert dabei, wie in Fig. 2 angedeutet, die auf die Zeichnungsebene senkrechte, in der Ebene der Meßmarkenrahmen 9, 10 verlaufende Richtung.) Die Meßmarkenrahmen 9 bzw. 10 sind gegenüber der Trägerplatte 11 in Richtung X auch voneinander unabhängig verstellbar. Das Aufsuchen der jeweiligen Bildpunkte geschieht mit der Meßvorrichtung durch Betätigung der Stellelemente 13, 14, wobei man vorzugsweise durch das linke Okular 1 hindurchschaut. Die Einstellung der Parallaxen wird vorgenommen, indem man durch das rechte Okular 1′ hindurchschaut und dabei die rechte Meßmarke 6′ durch Betätigung der Meßvorrichtung um einen entsprechenden Betrag in Richtung X verstellt. Hierzu ist eine Stellvorrichtung vorhanden, mit deren Hilfe der die Meßmarke 6′ tragende Meßmarkenrahmen 10 in einer Führungsbahn der Trägerplatte 11 in Richtung X verstellbar geradegeführt ist. Der Meßmarkenrahmen 10 ist über einen gebogenen Fortsatz mit einem an einer Spindel 16 angeordneten Mitnehmer 15 verbunden, wobei die Spindel 16 in einer mit Innen- und Außengewinde versehenen Gewindehülse 17 sitzt.

Die Spindel 16 ist somit gegenüber der Gewindehülse 17 verdrehbar, wobei ihr freier Verdrehwinkel auf einem Winkelbetrag, der kleiner als 360° ist, eingeschränkt und begrenzt wurde. Die Gewindehülse 17 ist mit ihrem Außengewinde in eine entsprechende Gewindebohrung eines Lagerschildes 19 eingesetzt, wobei das Lagerschild 19 mit der Trägerplatte 11 fest verbunden ist. Die Meßmarke 6′ sitzt demnach im Meßmarkenrahmen 10, welcher mit Hilfe der Verdrehung der Spindel 16 bzw. der Gewindehülse 17 gegenüber der Trägerplatte 11 bzw. dem Lagerschild 19 mit dem Mitnehmer 15 betrags- und richtungsgleich in Richtung X verstellt werden kann. Mit der Gewindehülse 17 ist ein Außenzylinder 18 drehfest verbunden. An einem Stirnumfang des letzteren sind in bestimmten, untereinander gleichen Winkelteilungen V-förmige Einschnitte 26 ausgebildet, in welche ein Arretierstift 20 einer im Lagerschild 19 angeordneten federnden Arretiervorrichtung einschnappen kann. Der Außenzylinder 18 ist somit in bestimmten Phasenlagen feststellbar. An der Drehachse der Spindel 16 ist ein weiterer Mitnehmer 21 befestigt, der einen Mitnehmerbolzen 24 aufweist. An diesen Mitnehmer 21 kann ein Innenzylinder 22 mit Hilfe des Mitnehmerbolzens 24 phasenstarr und mit einem Spannring 23 auswechselbar zugeordnet werden. Der Innenzylinder 22 ist mit dem Außenzylinder 18 koaxial ausgebildet und ragt in das Innere des letzteren hinein.

An der äußeren Mantelfläche des Innenzylinders 22 ist eine den gesamten Meßbereich in mehreren voneinander axial versetzten, in Umfangsrichtung laufenden Teilabschnitten umfassende Skalenteilung angebracht. Im Mantel des Außenzylinders 18 sind mehrere Ableseschlitze 25 angeordnet, die der Winkelteilung der Einschnitte 26 entsprechend phasenverschoben und zugleich auch entsprechend den vorgenannten Teilabschnitten der Skalenteilung des Innenzylinders 22 entsprechend axial versetzt sind. Die Abschnitte, um welche die Skalenteile voneinander axial versetzt sind bzw. die oben angedeutete Winkelteilung der Ableseschlitze 25 sind jeweils in Abhängigkeit von den Gewindesteigungen der Gewindehülse 17 derart festgelegt, daß einerseits jeder der Ableseschlitze 25 die Ablesung der Werte eines bestimmten Skalenabschnittes ermöglicht, andererseits die Verdrehung um die entsprechende Winkelteilung der Gewindehülse 17 relativ zum Lagerschild 19 jeweils eine der vollen Umdrehungsfreiheit der Spindel 16 entsprechende Verschiebung des Mitnehmers 15 kompensiert. Somit können in der ersten arretierten Phasenlage des Außenzylinders 18 bei Drehung des Innenzylinders 22 Parallaxenwerte entsprechend den Skalenwerten des ersten Skalenteilabschnittes erzeugt werden, und diese Skalenwerte sind im Ableseschlitz, der als erster von links im Mantel des Außenzylinders 18 ausgearbeitet wurde, ablesbar.

In der zweiten arretierten Phasenlage des Außenzylinders 18 sind hingegen durch Verdrehung des Innenzylinders 22 von Anschlag bis Anschlag den Werten des zweiten Skalenteilabschnittes entsprechende Parallaxen einstellbar und im von links aus gesehen zweiten Ableseschlitz 25 ablesbar. Bei einer Meßvorrichtung mit vier Skalenteilabschnitten sind sinngemäß auch vier am Umfang gleichmäßig verteilte und auch axial um gleiche Abschnitte verteilte Ableseschlitze 25 vorhanden, für welche die obigen der Reihe nach analog gültig sind.

Das als Ausführungsbeispiel gewählte erfindungsgemäße Spiegelstereoskop ist z. B. mit einem Innenzylinder 22 versehen, welcher zur Auswertung von Teilbildern 2, 2′ von Bildpaaren geeignet ist, welche mit den Parametern Basis b=80 mm und Aufnahmeentfernung f=1000 mm aufgenommen worden sind. Bemessen werden können die Höhenkoordinaten von Objektpunkten, welche sich bei der Aufnahme um 300 mm oberhalb der Filmebene befanden. Die Werte des ersten Skalenteilabschnittes laufen von Null bis hundert, diejenige des zweiten Teilabschnittes von hundert bis n usw. In den einzelnen Arretierlagen gelangt stets derjenige Ableseschlitz 25 in die für den Ablesenden zugängliche, sichtbare Lage, dessen zugeordneter Skalenteilabschnitt gerade abgelesen werden soll. Die übrigen Ableseschlitze bzw. die zugehörigen Skalenteilabschnitte sind dagegen nicht sichtbar. Die Skalenwerte geben die Entfernungen der einzelnen Punkte des Bildpaares der Teilbilder 2, 2′ von der definierten Aufnahmeebene unmittelbar in mm an.

Der Innenzylinder 22 ist mit der Spindel 16 lösbar und somit auswechselbar verbunden. Ein bestimmter Innenzylinder 22 ist stets mit Skalenteilungen versehen, welche jeweils für Bildpaare bestimmter Aufnahmeparameter, d. h. Basis- und Aufnahmeentfernung, gültig sind. Mit anderen Worten kann das erfindungsgemäße Spiegelstereoskop durch Auswechselung dieses Innenzylinders 22 zur Auswertung von mit anderen Aufnahmeparametern hergestellten Bildpaare Verwendung finden.

Claims (7)

1. Spiegelstereoskop mit Meßvorrichtung zur Auswertung von Stereoaufnahmen, bei dem Bildhalter zur Halterung der Bildpaare, ein teilweise vereintes optisches System mit Okularen zur Bild- und Meßmarkenbetrachtung und eine zwei Meßmarken enthaltende Meßvorrichtung vorhanden sind, wobei beide Meßmarken gemeinsam und die eine Meßmarke relativ zur anderen Meßmarke senkrecht zur optischen Achse bewegbar sind, die Ebene der Bildhalter in der Brennebene der Okulare liegt und in den Strahlengängen des optischen Systems optische Körper mit Spiegeloberfläche angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegeloberfläche der optischen Körper (3, 3′) zur Beobachtung der Meßmarken (6, 6′) teilweise lichtdurchlässig ist, die Meßmarken (6, 6′) durch wenigstens eine innerhalb der Vorrichtung angeordnete Lichtquelle (9) durchleuchtet sind und daß die Verstellung der einen Meßmarke (6′) relativ zur anderen Meßmarke (6) mittels einer Stellvorrichtung erfolgt, die eine in eine Gewindebohrung eines Lagerschildes (19) eingesetzte Gewindehülse (17) aufweist, in deren Innengewinde eine Spindel (16) eingeschraubt geschraubt ist, wobei die Gewindehülse (17) mit einem Außenzylinder (18), die Spindel (16) mit einem teilweise innerhalb des Außenzylinders (18) koaxial angeordneten Innenzylinder (22) drehfest verbunden ist und die Zylinder (18, 22) zur Messung und Anzeige der Verstellbewegungen der Gewindehülse (17) und der Spindel (16) geeignet ausgebildet sind.

2. Spiegelstereoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmarken (6, 6′) an Meßmarkenrahmen (9, 10) angeordnet sind, die in einer Führungsbahn gehaltert und geradegeführt sind, die ihrerseits an einer mit Lichtdurchtrittsöffnungen (27) versehenen Trägerplatte (21) angeordnet ist.

3. Spiegelstereoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der äußeren Mantelfläche des Innenzylinders (22) eine den gesamten Meßbereich der Meßvorrichtung in mehreren voneinander axial versetzten, auf die Drehachse senkrechten Teilabschnitten umfassende Skalenteilung angebracht ist.

4. Spiegelstereoskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Stirnumfang des Außenzylinders (18) mit einem Arretierstift (20) zusammenwirkende V-förmige Einschnitte (26) am Umfang in gleichen Winkelteilungen verteilt angeordnet sind, während im Mantel des Außenzylinders (18) voneinander der Winkelteilung der Einschnitte (26) entsprechend phasenverschoben und zugleich auch um gleiche Abschnitte axial versetzt den Skalen des Innenzylinders (22) zugeordnete Ableseschlitze (25) angeordnet sind.

5. Spiegelstereoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (19) an der Trägerplatte (11) starr befestigt ist, wobei die letztere an einem Doppelschlitten (12) angeordnet ist.

6. Spiegelstereoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es den Lichtdurchtrittsöffnungen (27) der Trägerplatte (11) zugeordnete flexible Lichtleitkabel (7) aufweist.

7. Spiegelstereoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System zur Bild- und Meßmarkenbetrachtung gemeinsame Okulare (1, 1′) besitzt.